في دراسة جديدة، نُشرت نهاية هذا الأسبوع في المجلة العلمية Cell، أظهر علماء معهد وايزمان للعلوم أن الخفافيش تشفر الفضاء المادي بدون موجات دماغية دورية. ويقدر العلماء أن هناك ترميزًا مشابهًا موجودًا أيضًا في البشر والقرود
"يمكنك طلب سيارة بأي لون تريده، طالما أنه أسود"، هكذا قال رجل الصناعة هنري فورد عن سيارة فورد تي - أول طراز سيارة في التاريخ يتم تسويقه للجماهير. إذا كنا نعيش في عالم تكون فيه السيارات سوداء دائمًا، فقد نعتقد أن اللون الأسود ضروري لوظيفتها، تمامًا مثل المحرك. منذ أن تم اكتشافها في العشرينات من القرن الماضي، تعتبر موجات الدماغ الدورية ضرورية للترميز العصبي في الدماغ - وخاصة لتشفير المساحة المادية في منطقة الدماغ التي تسمى الحصين. هل يمكن أن تكون هذه الموجات، مثل لون السيارة، مجرد سمة ثانوية؟ في دراسة جديدة، نُشرت نهاية هذا الأسبوع في المجلة العلمية Cell، أظهر علماء معهد وايزمان للعلوم أن الخفافيش تشفر الفضاء المادي بدون موجات دماغية دورية. ويقدر العلماء أن هناك ترميزًا مشابهًا موجودًا أيضًا في البشر والقردة. يقول البروفيسور ناحوم أولانوفسكي من قسم البيولوجيا العصبية: "التشفير العصبي من هذا النوع هو مفهوم جديد في علم الأعصاب. وهذه هي المرة الأولى، على حد علمنا، التي يتم فيها إثبات مثل هذه الآلية في أي نوع وفي أي منطقة من الدماغ".
النشاط الكهربائي في الفئران مقابل الخفافيش. "في البشر والقردة، النشاط الذي تم قياسه أقرب بكثير إلى الخفافيش منه إلى الجرذان"
تم اكتشاف الأنماط الدورية للنشاط الكهربائي في الدماغ منذ حوالي 100 عام، مع اختراع جهاز تخطيط كهربية الدماغ (EEG). وقد كانت هذه الموجات محط اهتمام الباحثين منذ عقود عديدة، ولها أهمية كبيرة في عمل الدماغ وقدرة الخلايا العصبية والمناطق المختلفة في الدماغ على مزامنة نشاطها. تم تخصيص اهتمام بحثي خاص لموجات ثيتا - موجات ذات تردد 6-10 هرتز يتم قياسها في قرن آمون الحيوانات النموذجية مثل الفأر أو الجرذ - وعلى مر السنين تم ربطها بالعديد من نظريات الذاكرة والملاحة.
وفي دراسة سابقة، أظهر الباحثون في مختبر الخفافيش الخاص بالبروفيسور أولانوفسكي، أن موجات ثيتا لا تظهر في هذه الثدييات الطائرة. واجه المجتمع العلمي جزئيًا صعوبة في قبول النتائج. "عندما قلنا أنه لا توجد موجات ثيتا في الخفافيش، أثار ذلك ضجة. يقول البروفيسور أولانوفسكي: "لقد تشاجرت مع كبار العلماء الذين واجهوا صعوبة في استيعاب النتائج". في الدراسة الحالية، التي قادها الطالب الباحث تامير إلياف، أثبت الباحثون لأول مرة غياب موجات ثيتا في الخفافيش. لقد سجلوا النشاط الكهربائي في أنواع إضافية من الخلايا في الحصين، ونظروا إلى نطاق أوسع بكثير من الترددات، وكانت الخفافيش لا تزال بمفردها: لم يتم العثور على أي نمط دوري للنشاط الكهربائي.
هذا النوع من الترميز العصبي هو مفهوم جديد في علم الأعصاب. وهذه هي المرة الأولى، على حد علمنا، التي يتم فيها إثبات مثل هذه الآلية في أي نوع وفي أي منطقة من الدماغ".
إذا كانت موجات ثيتا ضرورية للملاحة، فكيف يتم الحفاظ على وظائف الملاحة والذاكرة المكانية في الخفافيش، المعروفة بأنها ملاحية ممتازة؟ وأظهر إلياف وباحثون آخرون في مجموعة البروفيسور أولانوفسكي أنه على الرغم من غياب هذه الموجات، فإن آلية الترميز المكاني موجودة في الخفافيش بشكل جيد بدونها. إلى جانب موجات ثيتا، تتكون آلية التشفير المعروفة لدى الفئران والجرذان من ميزتين أخريين - "قفل الطور" و"تشفير الطور". يصف قفل الطور الحالة التي تتزامن فيها الخلايا العصبية في الحصين مع الموجات الدورية، بحيث تنشط الخلايا العصبية بالقرب من نقطة معينة في دورة موجة ثيتا. يحدث ترميز الطور عندما تشتعل خلية عصبية تمثل موقعًا محددًا في الفضاء بمعدل متزايد مع اقتراب الحيوان من هذا الموقع - ويحدث توقيت الإطلاق مع موجة ثيتا في نقطة سابقة وأقدم. اكتشف العلماء وجود آلية مماثلة في الخفافيش: نشاط ما يقرب من نصف الخلايا العصبية في الحصين كان "مقفلاً" بشكل كبير على التذبذبات الكهربائية غير الدورية في أدمغتها. وأيضًا، عندما تقترب الخفافيش من موقع معين، تنشط الخلايا العصبية التي تمثل ذلك الموقع في توقيت مبكر مقارنة بالتذبذبات غير الدورية. بمعنى آخر، يتم الحفاظ على مبدأ التنسيق بين الخلايا العصبية، وكذلك التشفير العصبي للمكان والزمان. "في البشر والقردة، النشاط الكهربائي المُقاس أقرب بكثير إلى الخفافيش منه إلى الفئران. لذلك، نفترض أن هذه الآلية تميز أيضًا أدمغة الرئيسيات"، كما يقول إلياف.
يقول البروفيسور أولانوفسكي: "إلى جانب النتائج المحددة، تعد الدراسة أيضًا مثالاً على قوة نهج البحث المقارن". "في السبعينيات والثمانينيات، كانت هناك دراسات على مجموعة متنوعة من الحيوانات، ولأسباب مختلفة، بعضها جيد جدًا، تحول البحث إلى التركيز على عدد قليل من الحيوانات النموذجية. نظرًا لأن الفئران والجرذان هي حيوانات نموذجية مهيمنة، وأكثر من 70% من الأبحاث تركز عليها، فإن الناس يخطئون أحيانًا في الاعتقاد بأن ما يجدونه في هذه الحيوانات ينطبق على جميع الثدييات. تعتبر موجات ثيتا وقفل الطور وترميز الطور بمثابة معاملة حزم. لقد أظهرنا في الدراسة الحالية أن الخفافيش لا تمتلك موجات ثيتا، ولكن السمتين الأخريين - قفل الطور وترميز الطور - ما زالتا موجودتين. وبعبارة أخرى، فإن المقارنة مع الخفافيش جعلت من الممكن معرفة أي السمات تم الحفاظ عليها تطوريًا، وأيها ثانوية فقط.
كما شارك في الدراسة الدكتورة مايا جيفا شاجيف، والدكتور مايكل يرتسيف، والدكتور أرسيني فينكلشتاين، والدكتور ألون روبين والدكتورة ليورا ليس من مجموعة البروفيسور أولانوفسكي.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
תגובה אחת
قوانين الحياة، في المستقبل المنظور، سيتم استنارة العديد من الخبراء من جميع المجالات المهمة في عالمنا من السماء، وبالتالي سيكونون قادرين على شرح الأشياء والعمليات والظواهر التي كانت غامضة حتى الآن للإنسانية. إن الإضاءة من السماء ستكشف للإنسانية معظم التفاصيل المهمة التي من يدري لو كنا بمفردنا لوصل إليها. حتى في الماضي، وعلى مدار تاريخ البشرية، تلقى الخبراء ومختلف الأشخاص الاستنارة من السماء وأعلنوا فجأة أنهم حققوا اكتشافًا مهمًا، ولم يكن معظم المكتشفين الذين تلقوا الاستنارة من السماء على علم بذلك، أما في الوقت الحاضر فكل الخبراء أولئك الذين تمكنوا من تحقيق الاكتشافات عرفوا على وجه اليقين أنه كان تنويرًا من السماء.